We study the dynamics of a classical disordered macroscopic model completely isolated from the environment reproducing, in a classical setting, the "quantum quench" protocol. We show that, depending on the pre and post quench parameters the system approaches equilibrium, succeeding to act as a bath on itself, or remains out of equilibrium, in two different ways. In one of the latter, the system stays confined in a metastable state in which it undergoes stationary dynamics characterised by a single temperature. In the other, the system ages and its dynamics are characterised by two temperatures associated to observations made at short and long time differences (high and low frequencies). The parameter dependence of the asymptotic states is rationalised in terms of a dynamic phase diagram with one equilibrium and two out of equilibrium phases. Aspects of prethermalisation are observed and discussed. Similarities and differences with the dynamics of the dissipative model are also explained. arXiv:1703.10080v1 [cond-mat.stat-mech]
We study the non-equilibrium dynamics of the Luttinger model after suddenly turning on and off the bare Coulomb interaction between the fermions. We analyze several correlation functions such as the one particle density matrix and vertex correlations, its finite time dynamics and the stationary state limit. Correlations exhibit a non-linear light cone effect: the spreading of the initial signal accelerates as a consequence of the quantum nature of the excitations, whose peculiar dispersion of plasmonic type in 1D gives rise to a logarithmic divergence in the group velocity at q = 0. In addition we show that both the static and dynamic stationary state correlations can be reproduced with a simple generalised Gibbs ensemble despite the long-range character of the interactions which precludes the application of the Lieb-Robinson bounds. We propose a suitable experimental setup in which these effect can be observed based on ultracold ions loaded on linear traps.
En esta tesis se estudia la dinámica de no equilibrio de sistemas cuánticos aislados de muchos cuerpos. El protocolo de no equilibrio estudiado es el de un quench cuántico, es decir, una perturbación abrupta al sistema que se produce al variar instantáneamente uno de los parámetros del Hamiltoniano. Estamos particularmente interesados en las escalas de tiempo y en los mecanismos de relajación de los sistemas cuánticos aislados. Para atacar este problema utilizamos una variedad de técnicas analíticas para indagar diversos modelos. En el Capítulo 2 utilizamos la bosonización en una dimensión para estudiar la relajación por dephasing (el mecanismo que domina a tiempos cortos) en un sistema de fermiones unidimensionales con interacciones de corto y largo alcance. En el Capítulo 3 investigamos la formación de estados metaestables de tiempos cortos (estados pretermalizados) como fruto de la evolución por dephasing en un sistema de fermiones en dos dimensiones usando bosonización multidimensional. En el Capítulo 4 deducimos ecuaciones de movimiento para funciones de correlación de pocos puntos en sistemas débilmente interactuantes utilizando el formalismo del operador proyección. En el Capítulo 5 utilizamos estas ecuaciones para analizar la dinámica de tiempos largos de un sistema unidimensional de fermiones cerca del punto integrable X X Z . En este Capítulo también estudiamos la dinámica de un sistema unidimensional de bosones usando la aproximación truncada de Wigner (TWA por sus siglas en inglés), una aproximación válida en el límite semiclásico. Los hallazgos de nuestro trabajo pueden enunciarse de manera suscinta: cuando los canales de relajación del sistema son escasos y para energías lo suficientemente bajas emergen estados metaestables entre el estado inicial y el estado final de la evolución. Éstos pueden tener vidas medias muy grandes y obturar completamente la observación del equilibrio térmico en simulaciones numéricas o en experimentos. Los estados metaestables surgen como resultado del dephasing entre ciertos modos cuasilibres del sistema. Además, tales estados estacionarios admiten una descripción estadística en términos de un ensamble de Gibbs generalizado que toma en cuenta todas las cantidades conservadas del modelo efectivo de tiempos cortos. A tiempos mayores las colisiones inelásticas llevan al equilibrio térmico final. En el Capítulo 6 se detallan las conclusiones de nuestro trabajo y diversas perspectivas abiertas.
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